大肠杆菌O157：H7的MAO毒力岛对三型分泌系统的影响

Enterohemorrhagic E.coli O157:H7 is a significant pathogen in global public health. It caused a major break in China in 1999. E.coli O157:H7 contains 179 genetic island named as O-island (OI) by genomic analysis.Some are related with virulence refered as pathogenicity island including: LEE(locus of enterocyte effacement) endoing Type III secretion system,OI-45 encoding Stx2, OI-93 encoding Stx1 etc. Xuefang Xu reported LEE was repressed by OI-45. We found that OI-172 has effect on motility and it was designated as MAO（Motility associated O-island）. From pre-experiment, we found MAO also has effect on T3SS (Type III Secretion System).So the mechanism of the effect of MAO on T3SS will be pursued in this study by T3SS profile and protein interation.

肠出血性大肠杆菌O157：H7是一种具有全球公共卫生意义的重要病原菌，1999年在我国引起重大疫情。基因组分析发现，大肠杆菌O157：H7有179余个基因组岛，命名为O岛。其中一部分和毒力有关，命名为毒力岛： 如编码三型分泌系统和肠细胞粘附/抹平效应的LEE毒力岛、编码志贺毒素2 的OI-45毒力岛、编码志贺毒素1的OI-93毒力岛等。申请人的研究发现，OI-45对LEE岛有抑制作用。 另外我们的研究发现， OI-172基因组岛和大肠杆菌O157的动力有关，命名为动力相关岛（MAO）岛。探索性研究发现，MAO岛对LEE毒力岛也有影响。本课题计划从分析III型分泌系统表达图谱、蛋白质之间的相互作用等入手，研究MAO岛对LEE毒力岛编码的III型分泌系统和毒力的影响，探讨新的机制。

本研究宗旨是利用生物信息学方法，分析大肠杆菌O157:H7特异性毒力岛OI-172在大肠杆菌血清型中的分布，通过分析OI-172的基因序列，挑选出OI-172毒力岛上的功能性基因z5898研究其对动力以及III型分泌系统的影响，在项目执行过程中的第一年即2015年通过对z5898基因缺失株的蛋白组学分析发现，甲基化基因mraW参与了鞭毛蛋白的调控，因此进一步对mraW基因作了深入的研究。MraW 是一种依赖于蛋氨酸的16S rRNA甲基转移酶，在核糖体解码中心的微结构中有重要作用。之前研究发现MraW在金黄色酿脓葡萄球菌中对毒力有调节作用。我们在大肠杆菌O157:H7的研究中发现，缺失了MraW后动力、鞭毛和DNA甲基化程度都有下降。基因组甲基化测序发现共有336个基因和219个启动子甲基化程度下降。在对鞭毛相关的四个基因进行体外甲基化PCR测序后发现结果与基因组甲基化测序基本吻合。荧光定量PCR证实这些基因的表达也受到影响。EMSA实验也证实这些DNA序列与MraW蛋白相结合，共同的结合位点也通过生物信息方法被找到。总之，我们发现MraW是一种DNA甲基化酶，在大肠杆菌O157:H7中有广泛的影响作用，包括鞭毛、毒力和甲基化,这是在大肠杆菌中的首次报道。也为MraW在金黄色酿脓葡萄球菌中对毒力的影响提供新的机理解释并为大肠杆菌O157:7的疫苗提供参考。